외계인과 우주전쟁을 한다면 #10 - 우주전함 간의 전투

이 글을 읽기전에 먼저 이런 잡담을 하게된 이전 글들을 읽어 보시면 좋을 것 같습니다.

• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #1 - 이야기의 발단
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #2 - 이야기의 가정
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #3 - 이야기의 시작
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #4 - 본격적인 이야기
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #5 - 초광속비행
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #6 - 광속엔진
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #7 - 우주전함의 무기체계
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #8 - 에너지 빔 무기
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #9 - 우주전함과 입자빔
  

우주선에 관한 기술이 발전되고, 우주 항해를 위한 동력 문제가 충분히 해결된다면, 우주에서 사람이 탑승한 우주선을 고속으로 운행하는데 최고의 걸림돌은 가속에 따른 관성에 법칙에 의한 압력이 될 것이다.

이미지 출처: 위키백과

전투기의 조종사를 살펴보았을때 4G 이상이 되면 시야가 흐려지고 5G 이상이 되면 의식을 잃을 수 있다. F-16 전투기는 (일시적으로) 최대 9G 까지 압력을 받을 수 있다고 한다.

조종사 들이 착용하는 슈트가 1~2G 가량 압력을 줄여주는 효과가 있다는 것을 고려했을때, 미래에 더 좋은 슈트가 개발되어 2G 가량의 압력을 항상 줄여 줄 수 있는 효과를 가진다고 가정 했을때, 우주전함의 가속은 6G 이상으로 지속 하는 것은 불가능해 보인다. 여기에 항행시 장애물의 급속 회피 동작을 고려하면 5G 정도가 안전한 가속 일 것 같다. 이것도 처음 출발이나 도착시에 잠시간의 시간만 사용 가능 할 것 이다. 긴 항해동안 정해진 자리에 꼼짝 말고 앉아서 압력만 견디면서 갈 수는 없기 때문이다. 밥도 먹고 화장실도 가야한다. 출발시에 잠깐 급가속 한후에는 평 가속으로 돌입 해야 하는데 이 경우 슈트를 고려하더라도 3~4G 이상은 힘들다. 그리고 전투시 격한 움직임을 고려하면 전투 속도는 3G 이하의 가속으로 사용 가능 할 것 같다.

이 정도의 속도가 우주공간에서 얼마나 빠른 속도인지 알아보기 위하여 아래의 표를 살펴보자. 일단 한가지 절대적인 가정은 광속의 99% 의 속도 이상은 낼 수 없다는 것이다.

압력	가속	가속시간	이동거리
1G	초속 9.8m,시속 35km	350일	4조5천억km = 0.5광년 = 3만AU
3G	초속 29.4m,시속 105km	116일	1조5천억km = 0.16광년 = 1만AU
5G	초속 49m,시속 176km	70일	9천억km = 0.09광년 = 6천AU
10G	초속 98m,시속 350km	35일	4천5백억km = 0.047광년 = 3천AU
25G	초속 245m,시속 882km	14일	1조8백억km = 0.019광년 = 1천2백AU
100G	초속 980m,시속 3528km	3일	4백50억km = 0.005광년 = 300AU

1초에 초속 9.8미터(시속 35킬로미터)씩 계속 가속하면 1G의 압력을 가지게 된다. 이 경우 광속의 99% 속도까지 가속 하는데 350일이 걸린다. 이동한 거리는 약 44,942억 킬로미터, 태양에서 명왕성까지의 거리(약 60억 킬로미터)의 450배 거리(약 0.5광년)이다. 탄도 요격 미사일의 경우 최대가속도는 100G 라고 한다. 이 경우 3일만에 광속의 99% 까지 가속이 가능하고, 가속에 필요한 거리는 450억 킬로미터(0.005광년, 300AU), 명왕성 거리의 7.5배 이다. 만약 0.5광년 거리의 적을 찾아낼 수 있다면, 연료만 충분 하다면 185일 (약 6개월) 후에 타격이 가능하다는 이야기 이다.

이미지 출처 : 위키백과

이렇게 되면 우주전함에서 공격을 위한 가장 중요한 시스템은 아마 레이더와 같은 탐지장비가 될 것이다. 전파 망원경과 비슷한 구조의 수동 탐지장치로 약 1광년 이내의 적의 존재를 식별 할 수 있어야 할 것이며, 0.5광년 이내의 적의 위치를 탐지 할 수 있을 정도는 되어야 한다. 500만 키로미터 이하의 거리에서는 레이저 측정 장치와 같은 능동적 탐지장치로 적의 정확한 위치를 거의 오차 없이 계산 할 수 있어야 하겠다. (이렇게 되면 잠수함의 능동 소나와 수동소나와 비슷하다)

또한 안전을 위하여 우주선에 피해를 입힐 수 있는 콩알만한 아주 작은 물체까지도 최소한 100만 키로미터 이하의 근접거리에서 탐지 가능 하여야 한다.

탐지 거리가 이정도 된다고 가정 했을때 능동적으로 적을 찾아서 갈 수 있는 유도 미사일 공격 체계의 경우 적의 위치를 탐지 할 수 있는 최대거리인 약 0.5광년의 거리에서 발사 가능하며, 적이 광속의 99% 속도로 이쪽으로 곧장 날아오고 있다고 한다면 약 3개월 후에  타격이 가능하다. 직사 무기인 빔 종류의 공격 거리는 빔 자체의 발사거리와 상관 없이 목표의 오차없는 정확한 위치를 알 수 있는 거리와, 목표까지 빔의 궤도(반입자 빔은 자기장등에 의하여 궤도가 휠 수 있기 때문에 궤도 보정을 통한 발사 각도를 계산 할 수 있어야 한다)를 계산 할 수 있는 거리에 의해서 결정 될 것 같다. 약 500만 키로미터의 목표를 타격 가능 할 것 같다. 이때 목표를 타격 하는데 까지의 시간은 약 30초 (조준 및 발사 10초 미만, 발사후 목표까지 약 20초 미만) 미만 정도 일 것이다.

우주에서 함대전이 발생 한다면 약 4조 5천억 킬로미터에서 적이 발견 되면 일단 먼저 장거리 유도 미사일을 발사 하고 승무원들을 준비시켜 가속을 시작하여 2~3개월 동안 항해하여 몇천억 킬로미터 이하까지 거리를 좁힌 다음 전투속도 이하로 감속하고 단거리 유도 미사일을 발사하여 미사일 전을 개시하고 일주일 안에 몇백만 키로미터 이하로 접근 하게 되면 단거리 포격전이 이루어 질 것 같다. 장거리 미사일이나, 단거리 미사일이나, 포격전에서 모두 1발만 맞으면 우주의 재로 화하게 된다.

가장 근접한 400만 키로미터의 거리는 지구에서 달까지 거리의 10배 이상. 지구에서 금성까지 거리의 20분의 1이하 되는 거리로, 적의 영상을 눈으로 확인 하는 것은 불가능(만화에 나오는 우주전함의 함교는 필요 없는 물건이다) 할 테고, 빔마저도 몇십초, 미사일은 몇일 만에 결과를 알 수 있는.. 마치 눈으로 볼 수 없고 소나에 의지하여야 하며, 느릿느릿 기어가는 어뢰로 싸워야 하는 잠수함전과 매우 흡사한 전투 방식이 될 듯 하다.

이렇게 해서 일단 계획한 분량의 글은 전부 다 쓰긴 썼습니다. ^^ (휴우)
이제부터는 차차 연표, 배경, 기타 과학적 자료들.. 에 관한 글들을 생각 날때 마다 쓸 생각 입니다.
일단 중력이나, 항해에 관한 문제에 대해서 우주전함의 구조에 대해서 먼저 시작할 예정이고, 그 다음에 대상이 되는 외계인에 대한 고민 등을 해 볼 생각 입니다. 생각 보다 자료조사에 시간이 많이 들어서. 글이 얼마나 주기적으로 올라 올찌 모르겠습니다만, 의외로 재미 있어서 차근 차근 하나하나 써볼 생각 입니다. 나중에 글이 어느정도 모이면 그때 무얼 할까 생각 해보기로 하고, 일단 지금은 흥미가 땡기는 대로 이것 저것. ^^